WO1990004359A2 - Vorrichtung zur erzeugung von fokussierten akustischen druckwellen - Google Patents

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WO1990004359A2
WO1990004359A2 PCT/EP1989/001238 EP8901238W WO9004359A2 WO 1990004359 A2 WO1990004359 A2 WO 1990004359A2 EP 8901238 W EP8901238 W EP 8901238W WO 9004359 A2 WO9004359 A2 WO 9004359A2
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reflector
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membrane
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waves
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Othmar Wess
Ernst H. Marlinghaus
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Storz Medical Ag
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
    • A61B17/225—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for for extracorporeal shock wave lithotripsy [ESWL], e.g. by using ultrasonic waves
    • A61B17/2256—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for for extracorporeal shock wave lithotripsy [ESWL], e.g. by using ultrasonic waves with means for locating or checking the concrement, e.g. X-ray apparatus, imaging means
    • A61B17/2258—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for for extracorporeal shock wave lithotripsy [ESWL], e.g. by using ultrasonic waves with means for locating or checking the concrement, e.g. X-ray apparatus, imaging means integrated in a central portion of the shock wave apparatus

Definitions

  • the invention relates to a device for generating focused acoustic pressure waves for therapeutic applications and in particular for destroying concrements, body stones, etc. according to the preamble of claim 1.
  • Such devices are known, for example, from German Offenlegungsschriften 34 47 440, 31 19 295, 35 05 894, 35 02 751, 35 01 838 or .
  • 34 43 383 are known and are used, for example, for extracorporeal lithotripsy.
  • Extracorporeal lithotripsy and other therapeutic applications of acoustic wave fields are essentially based on the fact that high-energy therapy waves with low energy density are coupled into the body and become therapeutically effective by focusing in a narrowly defined area of action, namely the focus zone of the focused wave field.
  • the degree of focus of the therapy wave is determined by the temporal and spatial wave profile as well as the aperture angle (aperture) of the wave field; the aperture in turn determines the energy density of the therapy field at the body entry point and the energy density in the focus zone.
  • electromagnetic pressure wave generation has the disadvantage that plane waves are generated here, which are generated by acoustic lenses or - for this purpose, reference is made to DE 34 47 440 AI or DE 35 01 838 AI - after deflection on a reflector without focusing wires must be focused by means of a focusing reflector and, if necessary, additional lenses.
  • the invention is based on the object of specifying a device for generating focused acoustic wave fields for therapeutic applications and in particular for destroying concrements, body stones, etc., in which the focused therapeutic wave field has a large aperture and an optimized focusing zone without restrictions on the lifespan of the sound generating unit would have to be accepted, or the installation of a locating unit for body stones etc. would be made more difficult.
  • a solution to this problem according to the invention is characterized by its developments in the claims.
  • the invention is based on the basic idea of combining a sheet-like sound generation unit that emits a non-focused wave field, the energy density of which decreases with increasing distance from the sound generation unit, with a reflector for the wave field that focuses the wave field.
  • reflectors for wave fields have long been known, they have so far only been used for devices for generating focused acoustic wave fields for therapeutic applications for focusing shock waves which are generated on a spark gap or for focusing plane wave fields which are not on one focusing reflector have been used.
  • the use of spark gaps to generate shock waves has the disadvantage that a "quasi point-shaped" wave field is generated which, if it is to be suitable for therapeutic applications, must have a very high energy density which is detrimental to the service life of the device.
  • the arrangement described in DE 34 47 440 AI or DE 35 01 838 AI has the disadvantage that the reflector deflecting the plane wave field causes the arrangement of other components, such as, for example, locating units for concrements, in the axis of the Device prevented.
  • the energy density at the comparative wise small radiation area of the sound generating unit which leads to a high load on the sound generating unit and the non-focusing reflector.
  • a sound generating unit which is a body which is rotationally symmetrical with respect to an axis passing through the focal point and whose outer surface extending in the direction of this axis is the radiation surface for the sound waves.
  • acoustic reflector has over the use of acoustic lenses the advantage that acoustic reflectors are available with a high efficiency, which functions the acoustic wave field with 'low Aberra ⁇ focus.
  • the configuration given in which the radiation surface is symmetrical to an axis passing through the focus point, has the advantage that the focused acoustic wave field has a large aperture.
  • a focused acoustic wave field is generated only outside a region which, for example, conically surrounds the axis passing through the focus point.
  • the locating unit for body stones etc. can be easily and in particular without disturbing the acoustic wave field.
  • the configuration according to the invention enables the use of a hollow body (claim 2) without difficulty, so that the location unit is not only arranged in or on the sound generating unit, but also along the axis of the device ⁇ tion shifted and / or rotated about this axis (claim 12).
  • the locating unit can thus detect body stones without difficulty and without errors occurring due to diffraction.
  • preferred embodiments for the radiation surface of the sound generating unit are given, which have the particular advantage that they generate a wave field with a temporal distribution that is in phase, i.e. can be focused with high efficiency in a small volume range.
  • the shape of the reflector and in particular De ustierept etc. of the individual parts to each other - in contrast to the reflectors known from DE-OS 23 51 247 or DE-PS 32 41 026 is not critical, since they do not have an approximately punctiform wave field in one again have to "map" an approximated point-shaped wave field, but merely have to focus an "extended” wave field and in particular a wave field with cylinder symmetry.
  • Claim 4 specifies a possible reflector shape, according to which the reflector has the shape of a rotational paraboloid which passes through the sound generating unit in the region of the axis passing through the focal point. It is expressly pointed out, however, that other forms of reflectors, such as reflectors, which are made up of individual segments which have a different shape from one another and are each symmetrical to the axis, can be used. It is also possible to use spherical reflectors and to control the vibration generators of the sound generating unit separately in each plane perpendicular to the axis (claim 8), so that there is a therapy field focused in the correct phase.
  • the reflector it is possible for the reflector to have an elliptical cross section perpendicular to the axis passing through the focal point, and for the cylindrical sound source to be arranged coaxially in the focal line of the reflector. This results in a linear focus, which can be advantageous in various applications (claim 19). With a rotation of symmetrical reflector geometry, a linear focus can also be generated in that the cylinder axis can be tilted relative to the reflector axis.
  • the size and shape of the focus zone can be influenced not only by a special choice of material, material thickness and shape of the reflector, but also by the development according to claim 17, according to which the generated acoustic wave field is "deliberately disturbed” so that there is a certain focus zone.
  • a "flat" sound generating unit which generates a wave field symmetrical to the axis passing through the focal point and which is directed essentially perpendicularly away from this axis, the most varied principles of sound generation can of course be used as long as these can only generate radially emitted wave fields on the outer surface of the sound generating unit:
  • the coil for increasing energy can consist of several individual coils arranged one inside the other, which are electrically connected in parallel. It is preferred if an insulating layer is arranged between the coil and the membrane, which in particular contributes to improving electrical safety.
  • the membra is made of an electrically highly conductive material, such as gold, silver, copper or Alloys thereof.
  • the high-strength support material is electrically isolated from the membrane.
  • Advantageous material options for the support material are specified in claim 24, which can be in particular stainless steel, titanium or beryllium.
  • the Schailfeld generated can be set as desired within certain limits.
  • Vorrich ⁇ invention is tung with a sound generating unit specified, for generating acoustic pulses with a piezoelectric oscillator 'which -As initially set out, in particular with regard to the general problem, a high-energy therapy shaft with low energy density in the range of To generate radiation area with the greatest possible efficiency is further developed.
  • At least one acoustic matching layer is provided, preferably a J./4 layer
  • the piezo oscillator consists of a multiplicity of piezo elements which are insulated from one another by oil (claim 34).
  • the electrical actuation of the piezo elements is facilitated by the metal braid or the film which contacts the piezo elements.
  • the contact material can be pressed onto the piezo elements in particular by negative pressure or by prestressing (claim 36) and at the same time serve as an adaptation layer and in particular as a / 4 layer (claim 37).
  • an acoustic matching layer is particularly facilitated in that height differences of the piezo elements are compensated for by a thin, elastic or ductile material (claim 38), so that a particularly uniform configuration results.
  • the device according to the invention can of course be used for lithotripters that work with a patient trough as described in the literature. However, since the device according to the invention is very small and compact, it can be used in a particularly advantageous manner in lithotripters that work “tub-free”. It is particularly advantageous here if the reflector is closed by a sound-permeable and acoustically adapted membrane (claim 14) and the coupling medium is, in a manner known per se, a medium with tissue-like acoustic properties and in particular a liquid (claims 15 and 16, respectively). .
  • the reflector is closed by a sound-permeable and acoustically adapted membrane (claim 14) and the coupling medium is, in a manner known per se, a medium with tissue-like acoustic properties and in particular a liquid (claims 15 and 16, respectively).
  • Fig. 1 shows an embodiment of an inventive
  • 5 a and b show two possible designs for the sound generating unit.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device according to the invention for generating focused acoustic wave fields, which has a sound generating unit 1 for the therapy wave field, the radiation surface 1 'of which in the embodiment shown has the shape of a cylinder.
  • a rotationally symmetrical reflector 3 is arranged coaxially to the axis 2 of the device, which coincides with the axis of the cylindrical radiation surface 1 ', the inner surface of which has the shape of a parabola in each section.
  • Y 2 2px where p is the distance of the focal point F from the coordinate origin; the position of the coordinate system used can be seen in FIG. 1.
  • specific changes in the focused therapy wave field can be achieved by defined deviations from the parabolic shape and / or by a corresponding change in the reflection behavior of the surface.
  • a material is chosen for the reflector that is acoustically harder or acoustically softer than the coupling liquid.
  • a source that generates positive pressure pulses with an acoustically hard reflector.
  • other sources / reflector combinations can be useful.
  • a brass reflector in combination with water as the coupling liquid is suitable.
  • FIG. 2 shows an example of the device for generating focused acoustic wave fields shown in FIG. 1 with additional functional elements for use as a lithotripter:
  • an ultrasound locating device 11 e.g. 3. in the form of an ultrasound 3-3-image device which serves to display the fckus zone F in the body of a living being 10.
  • the sound generation unit is exemplarily shown in FIG. 2 as an electromagnetic system which has a coil 1 "within the radiation surface 1.
  • the sound generation unit is exemplarily shown in FIG. 2 as an electromagnetic system which has a coil 1 "within the radiation surface 1.
  • other elements for example piezoelectric sources in cylindrical form, can also be used for sound generation.
  • a medium with tissue-like acoustic properties for the coupling of acoustic waves into the body of living beings, it is advantageous to generate the waves already in a medium with tissue-like acoustic properties in order to keep the reflection losses low.
  • Such media are, for example, water, oils or other liquids whose acoustic impedances ⁇ * c (Density * speed of sound) approximates the impedance of living tissue in the coupling area of the therapy wave.
  • the reflector 3 is therefore closed off by a sound-permeable, acoustically adapted membrane 9.
  • a coupling liquid in the space 8 formed by the reflector 3 and the membrane 9, so that a flexible cushion is obtained which is acoustically coupled to the body 10 while avoiding gas inclusions.
  • the therapy waves 4 first radially propagate with respect to the axis of rotation 2 of the system, and are then reflected by the reflector 3 to the focus point F.
  • the acoustic reflector has the shape described above and consists of a material with a high degree of reflection with respect to the coupling liquid 8 * .
  • the acoustically focused white field 7 is coupled into the body 10 via the membrane 9 and aligned with the therapeutic target area 12 with the aid of the ultrasound locating unit 11.
  • the ultrasound probe is arranged to be displaceable in the direction of the arrow along the axis 2, so that it can either be pushed as far as the body or can be withdrawn to avoid shadowing of the therapy wave field.
  • a corresponding position indicator ensures that the focus point of the therapy field is continuously displayed in the ultrasound image.
  • the ultrasound probe is arranged such that it can be rotated about axis 2, so that the ultrasound image optionally displays different sectional planes.
  • connections 14 for volume compensation of the coupling cushion by supplying or discharging suitably prepared coupling fluids, so that an acoustically favorable application of the membrane 9 to the body 10 is possible.
  • the corresponding supply devices such as pumps, control units, degassing devices, etc. are not shown.
  • FIG. 3 shows a corresponding arrangement in which the ultrasound probe is replaced by an X-ray locating device. Again, the same reference numerals are used as in Figures 1 and 2.
  • the x-ray tube 15 is connected to the therapy unit in such a way that the focus of the x-ray tube 15 lies on the axis of rotation 2.
  • a target marking 16 is arranged on the axis 2, which is depicted together with the target area 12 in the X-ray registration plane 18, in which, for example, an image intensifier or an X-ray film is arranged. Adjustment of the target area on axis 2 is therefore possible.
  • the target area can be adjusted in the axial direction to the focus point F by means of an additional X-ray projection in the inclined direction.
  • the inclination of the x-ray axis is selected such that on the one hand the target area remains in the x-ray image field without being completely shadowed by the geometry of the therapy source 1 and on the other hand the focal point F is chosen as the center of rotation.
  • the target marking 16 is pivoted in the same way onto the central beam of the X-ray projection.
  • the target area is then covered with the therapy focus if under two inclined x-ray projection directions the target area is displayed with the target at the same location.
  • An advantageous embodiment results if, instead of pivoting the x-ray tube around the therapy focus F, a tube with two spatially separated foci is used in combination with two adapted target markings.
  • a device 12 which, for. B. in the form of an inflatable balloon displaces the coupling fluid during the x-ray image generation from the x-ray projection beam path.
  • FIG. 4 shows the combination of a therapy system according to the invention with an X-ray and ultrasound locating device in such a way that an annular ultrasound probe 18 adapted to the geometry of the therapy source 1 is attached. Corresponding ultrasound probes are known.
  • a B-image of the highest lateral resolution can be generated in the manner of the sector scanners known from medical ultrasound technology.
  • a linearly divided, electronically controlled ring-shaped array (ring-shaped array) with a large central opening Can be used or a radially segmented array with which a three-dimensional scanning and locating unit is realized by electronically deflecting the ultrasound location field.
  • FIG. 5a and 5b show embodiments for the sound generation unit 1.
  • an electromagnetic pulse sound generation unit which has a coil carrier 21 for a coil 22.
  • the coil 22 consists of a plurality of individual coils arranged one inside the other, which are electrically connected in parallel.
  • a membrane 24 and in particular a metal membrane is provided which serves as the actual "shell-radiating surface”.
  • An insulating layer 23 is arranged between the coil 22 and the membrane 24, which contributes in particular to improving the electrical safety.
  • the membrane typically consists of an electrically highly conductive material, such as gold, silver, copper or alloys thereof.
  • the high-strength support material 21, which is electrically insulated from the membrane can be, for example, stainless steel, titanium or beryllium.
  • FIG. 5b shows a variant in which a radially polarized piezoceramic cylinder 25 is arranged on a carrier 21 '.
  • a matching layer not shown in the figure, is provided.
  • a focal zone of 6 mm laterally and 30 mm axially i.e. achieve sizes well adapted to the fragmentation requirements.
  • the pressure amplitudes reach 90 MPa with pressure rise times of approx. 100 ns.

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Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Erzeugung von fokussierten akustischen Druckwellen für therapeutische Anwendungen und insbesondere zur Zerstörung von Konkrementen, Körpersteinen etc., mit einer Schallerzeugungseinheit (1'), die in einem Koppelmedium (8) Druckwellen erzeugt, die ein Reflektor (3) fokussiert, sowie gegebenenfalls mit einer Ortungseinheit (11) für zu zerstörende Konkremente, Körpersteine etc. Die erfindungsgemässe Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Schallerzeugungseinheit ein zu einer durch den Fokuspunkt gehenden Achse rotationssymmetrischer Körper ist, dessen sich in Richtung dieser Achse erstreckende Mantelfläche die Abstrahlfläche für die Schallwellen ist, und dass die Schallerzeugungseinheit axialsymmetrische Druckwellen erzeugt, deren Ausbreitungsrichtung im wesentlichen senkrecht zu dieser Achse ist.

Description

Vorrichtung zur Erzeugung von fokussierten akustischen
Druckwellen
B e s c h r e i b u n g
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeu¬ gung von fokussierten akustischen Druckwellen für thera¬ peutische Anwendungen und insbesondere zur Zerstörung von Konkrementen, Körpersteinen etc. gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus den deut¬ schen Offenlegungsschriften 34 47 440, 31 19 295, 35 05 894, 35 02 751, 35 01 838 oder.34 43 383 bekannt und wer¬ den beispielsweise zur extrakorporalen Lithotripsie ver¬ wendet.
Die extrakorporale Lithotripsie und andere therapeutische Anwendungen von akustischen Wellenfeldern, d.h. von Puls¬ schall- oder Stoßwellen, basieren wesentlich darauf, daß hochenergetische Therapiewellen mit geringer Energiedichte in den Körper eingekoppelt und durch Fokussierung in einem eng umgrenzten Wirkungsareal, nämlich der Fokuszone des fokussierten Wellenfelds therapeutisch wirksam werden.
Damit sind bei Vorrichtungen zur Erzeugung von fokussier¬ ten akustischen Wellenfeldern für therapeutische Anwendun¬ gen zwei Probleme zu lösen:
1. Die Erzeugung einer hochenergetischen Therapiewelle mit geringer Energiedichte bei möglichst großem Wirkungsgrad, 2. die Fokussierung dieser Therapiewelle in einen mög¬ lichst kleinen Volumenbereich.
Der Fokussierungsgrad der Therapiewelle wird durch das zeitliche und räumliche Wellenprofil sowie den Öffnungs¬ winkel (Apertur) des Wellenfeldes bestimmt; die Apertur wiederum bestimmt die Energiedichte des Therapiefeldes an der Körpereintrittsstelle sowie die Energiedichte in der Fokuszone.
Beide Parameter wiederum beeinflussen die Schmerzwirkung und den Therapieerfolg sowie die Ξingrenzung der Therapie¬ wirkung auf den gewünschten Bereich.
Bei den bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung von fokus¬ sierten akustischen Wellenfeldern für therapeutische An¬ wendungen, die insbesondere zur extrakorporalen Nieren- und Gallenstein-Therapie dienen, finden im wesentlichen drei verschiedene Erzeugungs- und Fokussierungsprinzipien Anwendung:
- die elektromagnetische Druckwellenerzeugung,
- die piezo-elektrische Druckwellenerzeugung,
- die elektrohydraulische Stoßwellenerzeugung.
Diese Prinzipien zur Erzeugung von Wellenfeldern besitzen unterschiedliche Daten bezüglich Effektivität,. Standzeit, Verbrauchsmaterialien, Fokusgröße, Energiedichte etc..
Keines der genannten Prinzipien ist in der Lage, sämtliche Anforderungen zufriedenstellend abzudecken. Aus diesem Grunde konnte sich bislang keines der genannten Prinzipien gegenüber den anderen eindeutig durchsetzen: Beispielsweise hat die elektromagnetische Druckwellener¬ zeugung den Nachteil, daß hierbei ebene Wellen erzeugt werden, die durch akustische Linsen oder - hierzu wird auf die DE 34 47 440 AI oder die DE 35 01 838 AI verwiesen - nach Umlenkung an einem Reflektor ohne fokussierende Wir¬ kung mittels eines fokussierenden Reflektors sowie gegebe¬ nenfalls zusätzlichen Linsen fokussiert werden müssen.
Akustische. Linsen ausreichender Qualität sind jedoch ge¬ genwärtig zumindest in der Praxis nicht realisierbar, so daß die resultierende Therapiefeidverteilung hinsichtlich Fokussierungsgrad, Aperturwinkel und Größe der Fokuszone anderen Verfahren unterlegen ist, die ihrerseits in ande¬ ren wesentlichen Punkten, wie beispielsweise der Lebens¬ dauer des Schalierzeugers unbefriedigend sind.
Darüberhinaus ist es bei den bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung von fokussierten akustischen Wellenfeldern schwierig, eine Ortungseinheit beispielsweise für Nieren¬ steine im Bereich der Vorrichtung anzuordnen, ohne daß durch die Ortungseinheit das therapeutische Wellenfeld gestört wird.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung von fokussierten akustischen Wellenfeldern für therapeutische Anwendungen und insbesondere zur Zer¬ störung von Konkrementen, Körpersteinen etc. anzugeben, bei der das fokussierte therapeutische Wellenfeld eine große Apertur und eine optimierte Fokussierungszone hat, ohne daß bei der Lebensdauer der Schallerzeugungseinheit Einschränkungen hingenommen werden müßten, oder der Einbau einer Ortungseinheit für Körpersteine etc. erschwert wäre. Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, eine flä- chenförmige Schallerzeugungseinheit, die ein nichtfokus- siertes Wellenfeld abstrahlt, dessen Energiedichte mit zunehmendem Abstand von der Schallerzeugungseinheit ab¬ nimmt, mit einem Reflektor für das Wellenfeld zu kombinie¬ ren, der das Wellenfeld fokussiert.
Reflektoren für Wellenfelder sind zwar seit langem be¬ kannt, für Vorrichtungen zur Erzeugung von fokussierten akustischen Welienfeldem für therapeutische Anwendungen sind sie jedoch bislang lediglich zur Fokussierung von Stoßwellen, die an einer Funkenstrecke erzeugt werden, oder zur Fokussierung von ebenen Wellenfeldern, die an einem nicht fokussierenden Reflektor reflektiert worden sind, verwendet worden. Hierzu wird beispielsweise auf die DE-PS .32 41 026 oder der DE 34 47 440 AI verwiesen, von denen im übrigen formal bei der Bildung des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ausgegangen worden ist.
Die Verwendung von Funkenstrecken zur Stoßwellenerzeugung hat jedoch den Nachteil, daß ein "quasi punktförmiges" Wellenfeld erzeugt wird, das - wenn es für therapeutische Anwendungen geeignet sein soll -eine sehr hohe Energie¬ dichte haben muß, die abträglich für die Lebensdauer der Vorrichtung ist. Andererseits hat die in der DE 34 47 440 AI oder in der DE 35 01 838 AI beschriebene Anordnung den Nachteil, daß der das ebene Wellenfeld umlenkende Reflek¬ tor die Anordnung von anderen Bauteilen, wie beispielswei¬ se Ortungseinheiten für Konkremente, in der Achse der Vorrichtung verhindert. Darüberhinaus ist auch bei einer derartigen Anordnung die Energiedichte an der Vergleichs- weise kleinen Abstrahlfläche der Schallerzeugungseinheit hoch, was zu einer hohen Belastung der Schallerzeugung¬ seinheit sowie des nicht fokussierenden Reflektros führt.
Erfindungsgemäß wird dagegen eine Schallerzeugungseinheit verwendet, die ein zu einer durch den Fokuspunkt gehenden Achse rotationssymmetrischer Körper ist, dessen sich in Richtung dieser Achse erstreckende Mantelfläche die Ab¬ strahlfläche für die Schallwellen ist. Durch diese Anord¬ nung ist die Energiedichtε im 3ereich der Schallerzeu¬ gungseinheit gering, so daß die Lebensdauer der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung nicht durch die Abnutzung der Schallerzeugungseinheit zu stark begrenzt wird.
Die Verwendung eines akustischen Reflektors hat gegenüber der Verwendung von akustischen Linsen den Vorteil, daß akustische Reflektoren mit hohem Wirkungsgrad verfügbar sind, die das akustische Wellenfeld mit' geringen Aberra¬ tionen fokussieren.
Vor allem aber hat die angegebene Konfiguration, bei der die Abstrahlfläche symmetrisch zu einer durch den Fokus¬ punkt gehenden Achse ausgebildet ist, den Vorteil, daß das fokussierte akustische Wellenfeld eine große Apertur auf¬ weist. Zudem wird ein fokussiertes akustisches Wellenfeld lediglich außerhalb eines die durch den Fokuspunkt gehende Achse beispielsweise kegelförmig umgebenden Bereichs er¬ zeugt. In dem von dem akustischen Therapie-Wellenfeld freien Bereich, d.h. innerhalb der die durch den Fokus¬ punkt gehenden Achse rotationssymmetrisch umgebenden Ab¬ strahlfläche der Schallerzeugungseinheit, kann damit ohne Schwierigkeiten und insbesondere ohne das akustische Wel¬ lenfeld zu stören die Ortungseinheit für Körpersteine etc. angeordnet werden (Anspruch 9) , die beispielsweise gemäß Anspruch 10 eine Röntgeneinheit oder gemäß Anspruch 11 eine Ultraschall-Ortungseinheit sein kann.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß es die erfindungs¬ gemäße Konfiguration ohne Schwierigkeiten die Verwendung eines Hohlkörpers (Anspruch 2) ermöglicht, so daß die Or¬ tungseinheit nicht nur in bzw. an der Schallerzeugungsein¬ heit angeordnet, sondern auch längs der Achse der Vorrich¬ tung verschoben und/oder um diese Achse gedreht (Anspruch 12) werden kann. Damit kann die Ortungseinheit Körperstei¬ ne ohne Schwierigkeiten und ohne durch Beugung auftretende Fehler erfassen.
Im Anspruch 3 sind bevorzugte Ausführungsformen für die Abstrahlfläche der Schallerzeugungseinheit angegeben, die insbesondere den Vorteil haben, daß sie ein Wellenfeld mit einer zeitlichen Verteilung erzeugen, die phasenrichtig, d.h. mit hohem Wirkungsgrad in einem kleinen Volumenbe¬ reich fokussierbar ist.
Darüberhinaus ist die Form des Reflektors und insbesondere De ustierungen etc. der einzelnen Teile zueinander - im Gegensatz zu den aus der DE-OS 23 51 247 oder der DE-PS 32 41 026 bekannten Reflektoren nicht kritisch, da sie kein angenähert punktformiges Wellenfeld in ein wiederum ange¬ nähert punktformiges Wellenfeld "abbilden" müssen, sondern lediglich ein "ausgedehntes" Wellenfeld und insbesondere ein Wellenfeld mit ZylinderSymmetrie fokussieren müssen.
Im Anspruch 4 ist eine mögliche Reflektorform angegeben, gemäß dem der Reflektor die Form eines Rotationsparabo- loids hat, das die Schallerzeugungseinheit im Bereich der durch den Fokuspunkt gehenden Achse durchsetzt. Ausdrücklich wird jedoch darauf hingewiesen, daß auch andere Formen von Reflektoren, wie beispielsweise von Reflektoren, die aus einzelnen Segmenten, die untereinan¬ der unterschiedliche Form haben und jeweils symmetrisch zur Achse sind, verwendet werden können. Auch ist es mög¬ lich, sphärische Reflektoren zu verwenden und die Schwin¬ gungserzeuger der Schallerzeugungseinheit in jeder Ebene senkrecht zur Achse getrennt anzusteuern (Anspruch 8) , so daß sich ein phasenrichtig fokussiertes Therapiefeld er¬ gibt.
Weiterhin ist es möglich, daß der Reflektor senkrecht zu der durch den Fokuspunkt gehenden Achse einen elliptischen Querschnitt aufweist, und daß die zylindrische Schallquel¬ le koaxial in der Brennlinie des Reflektors angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich ein iinienförmiger Fokus, der bei verschiedenen Anwendungen von Vorteil sein kann (An¬ spruch 19) . Ein Iinienförmiger Fokus kann bei einer Rota¬ tion symetrischer Reflektorgeometrie gemäß Anspruch 18 auch dadurch erzeugt werden, daß die Zylinderachse gegen¬ über der Reflektorachse verkippbar ist.
Ferner ist es möglich, die Reflektoroberfläche so auszubil¬ den, daß erzeugte Oberfiächenwellen nicht mit reflektier¬ ten Wellen interferieren. Hierzu wird auf die eingangs genannte DE-PS 32 41 026 verwiesen.
Eine Beeinflussung der Größe und der Form der Fokuszone kann nicht nur durch eine spezielle Materialwahl, Materi¬ aldicke und Formgebung des Reflektors, sondern auch durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 17 erfolgen, gemäß der das erzeugte akustische Wellenfeld gewissermaßen "gezielt gestört" wird, so daß sich eine bestimmte Fokuszone er¬ gibt. Innerhalb des erfindungsgemäßen Grundgedankens, eine "flä¬ chige" Schallerzeugungseinheit zu verwenden, die ein zur durch den Fokuspunkt gehenden Achse symmetrisches Wellen¬ feld erzeugt, das im wesentlichen senkrecht von dieser Achse weggerichtet ist, können selbstverständlich die verschiedensten Prinzipien der Schallerzeugung verwendet werden, solange diese nur auf der Mantelfläche der Schal¬ lerzeugungseinheit radial abgestrahlte Wellenfelder erzeu¬ gen können:
Beispielsweise ist es gemäß den Ansprüchen 6 bzw. 7 mög¬ lich, auf der Abstrahlfläche der Schallerzeugungseinheit Piezo-Schwinger vorzusehen, die das Schaiifeld erzeugen, oder einen radial polarisierten Piezokeramik-Hohlzylinder zu verwenden.
Besonders vorteilhaft ist es ' edoch, gemäß Anspruch 5 eine elektromagnetische Druckwellenerzeugungseinheit zu verwen¬ den. In den Ansprüchen 20f. sind Ausbildungen dieser elek¬ tromagnetischen Druckwellenerzeugungseinheit beschrieben, die mit hohem Wirkungsgrad und großer Lebensdauer ein therapeutisches Schallfeld erzeugen:
Insbesondere kann die Spule zur Energieerhöhung aus mehre¬ ren ineinander angeordneten Einzelspulen bestehen, die elektrisch parallel geschaltet sind. Dabei ist es bevor¬ zugt, wenn zwischen Spule und Membran eine Isolierschicht angeordnet ist, die insbesondere zur Verbesserung der elektrischen Sicherheit beiträgt.
Gemäß der im Anspruch 22 gekennzeichneten Ausführungsform, steht die Membra aus einem elektrisch hochleit ähigem Material, wie beispielsweise Gold, Silber, Kupfer oder Legierungen hiervon. In Ansprüchen 23 ist gekennzeichnet, daß das hochfeste Stützmaterial elektrisch von der Membran isoliert ist. Im Anspruch 24 sind vorteilhafte Material¬ wahlmöglichkeiten für das Stützmaterial angegeben, das insbesondere Edelstahl, Titan oder Beryllium sein kann.
Die im Anspruch 26 angegebene Weiterbildung, gemäß der das Stützmaterial fest mit der Membran verbunden ist, verbes¬ sert die Schall-Abstrahleigenschften.
Dies gilt auch für die Ausbildungen gemäß den Ansprüchen 28 bis 30.
Durch die im Anspruch 27 gekennzeichnete Ausbildung, bei der die Membran und/oder das Stützmaterial keine konstante Dicke haben, läßt sich das erzeugte Schailfeld in gewissen Grenzen wunschgemäß einstellen.
In den Ansprüchen 31 ff ist eine erfindungsgemäße Vorrich¬ tung mit einer Schallerzeugungseinheit angegeben, die zur Erzeugung von Schallimpulsen mit einen Piezoschwinger 'aufweist, der -wie eingangs dargelegt, insbesondere im Hinblick auf das generelle Problem, eine hochenergetische Therapiewelle mit geringer Energiedichte im Bereich der Abstrahlfläche bei möglichst großem Wirkungsgrad zu erzeu¬ gen, weitergebildet ist.
Hierbei ist - wie erfindungsgemäß erkannt worden ist, von besonderer Bedeutung, daß wenigstens eine akustische An¬ paßschicht vorgesehen ist, die bevorzugt eine J./4-Schicht
(Anspruch 32) ist und insbesondere aus einer Flüssigkeit
(Anspruch 33) bestehen kann.
Von besonderem Vorteil insbesondere im Hinblick auf die erfindungsgemäße Geometrie ist es, wenn der Piezoschwinger aus einer Vielzahl von Piezoelementen besteht, die durch öl gegeneinander isoliert sind (Anspruch 34) . Die elektri¬ sche Ansteuerung der Piezoelemente vor allem im Hinblick auf die erfindungsgemäße Geometrie und insbesondere die erfindungsgemäß vorgesehene Zylindergeometrie wird durch das im Anspruch 35 angegebene Metallgeflecht bzw. die Folie, die die Piezoelemente kontaktiert, erleichert.
Das Kontaktmaterial kann dabei insbesondere durch Unter¬ druck oder durch eine Vorspannung an die Piezoelemente angedrückt werden (Anspruch 36) und gleichzeitig als An- paßschicht und insbesondere als /4-Schicht (Anspruch 37) dienen.
Die Ausbildung einer akustischen Anpaßschicht wird insbe¬ sondere dadurch erleichert, daß Höhenunterschiede der Piezoelemente durch ein dünnes, elastisches oder duktiles Material ausgeglichen werden (Anspruch 38) , so daß sich eine besonders gleichmäßige Konfiguration ergibt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann selbstverständlich für Lithotripter verwendet werden, die mit einer Patien¬ tenwanne arbeiten, wie sie in der Literatur beschrieben ist. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch sehr klein und kompakt ist, kann sie in besonders vorteilhafter Weise in Lithotriptern eingesetzt werden, die "Wannen-frei" arbeiten. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Reflektor von einer schalldurchlässig und akustisch ange¬ paßten Membran abgeschlossen ist (Anspruch 14) und das Koppelmedium in an sich bekannter Weise ein Medium mit gewebeähnlichen akustischen Eigenschaften und insbesondere eine Flüssigkeit ist (Ansprüche 15 bzw. 16) . Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei- spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrie¬ ben, in der zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Erzeugung von fokussierten akusti¬ schen Wellenfeldern,
Fig. 2 bis 4 verschiedene Möglichkeiten der Integration von Ortungseinheiten in die in Figur 1 dargestell¬ te Vorrichtung, und
Fig. 5 a und b zwei mögliche Ausführungen für die Schall¬ erzeugungseinheit.
Darstellung von Ausführungsbeispielen
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung zur Erzeugung von fokussierten akusti¬ schen Wellenfeldern, das eine Schallerzeugungseinheit 1 für das Therapiewellenfeld aufweist, deren Abstrahlfläche 1' bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Form eines Zylinders hat. Koaxial zur Achse 2 der Vorrichtung, die mit der Achse der zylinderför igen Abstrahlflache 1' zu¬ sammenfällt, ist ein rotationssymmetrischer Reflektor 3 angeordnet, dessen Innenfläche in jedem Schnitt die Form einer Parabel hat.
Da die Schallerzeugungseinheit - wie nachfolgend noch erläutert werden wird - zylindrische Wellenfronten 4 er¬ zeugt, die sich in Radialrichtung 5 von der Schallerzeu¬ gungseinheit 1 wegbewegen, ergeben sich nach Reflexion an dem Reflektor 3 mit paraboloider Innenkontur fokussierte Wellenfelder 7 mit dem Aperturwinkel α, die im Fokuspunkt F zusammenlaufen und dort Leistungsdichten erzeugen, die therapeutisch wirksam sind. Die Parabel 6, die sich in jedem die Achse 2 enthaltenden Schnitts des Reflektors 3 ergibt, ist durch die folgende Gleichung gegeben:
Y2 = 2px wobei p der Abstand des Brennpunktes F vom Koordinatenur¬ sprung ist; die Lage des verwendeten Koordinatensystems ist Figur 1 zu entnehmen.
Ausdrücklich soll darauf hingewiesen werden, daß bei sehr hohen Amplituden der akustischen Therapiewellen deren Ausbreitungsverhalten vom linearen Ausbreitungsverhalten abweichen kann, so daß sich Veränderungen der Fokusgeome¬ trie ergeben können; diese Veränderungen der Fokusgeome¬ trie können durch entsprechende Anpassung der Reflektor¬ fläche, beispielsweise durch geringfügige Abweichungen von der Parabelform kompensiert werden.
Ebenso können gezielte Änderungen des fokussierten Thera¬ piewellenfeldes durch definierte Abweichungen von der Parabelform und/oder durch eine entsprechende Änderung des Reflexionsverhaltens der Oberfläche erreicht werden.
Je nachdem ob man eine Reflexion der Welle mit oder ohne Phasenumkehr anstrebt, wählt man ein Material für den Re¬ flektor, das akustisch härter bzw. akustisch weicher ist als die Koppelflüssigkeit. Im Fall der Erzeugung von vor¬ wiegenden positiven Druckpulsen z. B. zur extrakorporalen Lithotripsie ist es vorteilhaft eine Quelle, die positive Druckpulse erzeugt, mit einem akustisch harten Reflektor zu versehen. Je nach therapeutischer Zielsetzung können andere Quellen/Reflektorkombinationen sinnvoll sein. Für die extrakorporale Lithotripsie bietet sich ein Messingre¬ flektor in Verbindung mit Wasser als Koppelflüssigkeit an. Bei der Auswahl des Reflektormaterials ist ferner darauf zu achten, daß außer den bereits genannten Eigenschaften die Ausbreitungsgeschwindigkeit für transversale Oberflä¬ chenwellen kleiner oder um geringfügiges größer als die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Therapiewellen in der Koppelflüssigkeit ist.
Figur 2 zeigt exemplarisch die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung zur Erzeugung von fokussierten akustischen Wellenfeldern komplettiert miz weiteren Funktionselementen zur Verwendung als Lithotripter:
Insbesondere befindet sich bei dem in Figur 2 dargestell¬ ten Ausführungsbeispiel innerhalb der zylindrischen Ab- strahlfiäche l! der Schallerzeugungseinheit eine Ultra¬ schallortungseinrichtung 11, z. 3. in Form eines Ultra- schall-3-3ild-Geräts, die zur Darstellung der Fckuszone F im Körper eines Lebewesens 10 dient.
Weiterhin ist ohne Beschränkung des allgemeinen Ξrfin- dungsgedankens die Schallerzeugungseinheit in Figur 2 exemplarisch als elektromagnetisches System dargestellt, das innerhalb der Abstrahlfläche 1 eine Spule 1" aufweist. Es können selbstverständlich zur Schallerzeugung auch andere Elemente, beispielsweise piezoelektrische Quellen in Zylinderform verwendet werden.
Für die Einkoppelung akustischer Wellen in Körper von Lebewesen ist es vorteilhaft, die Wellen bereits in einem Medium mit gewebe hnlichen akustischen Eigenschaften zu erzeugen, um die Reflexionsverluste gering zu halten. Derartige Medien sind beispielsweise Wasser, öle oder andere Flüssigkeiten, deren akustischen Impedanzen δ * c (Dichte * Schallgeschwindigkeit) der Impedanz von lebendem Gewebe im Einkoppelbereich der Therapiewelle nahekommt.
In Figur 2 ist deshalb der Reflektor 3 von einer schall¬ durchlässigen, akustisch angepaßten Membran 9 abgeschlos¬ sen. In dem von dem Reflektor 3 und der Membran 9 gebilde¬ ten Raum 8 befindet sich eine Koppelflüssigkeit, so daß sich ein flexibles Kissen ergibt, das unter Vermeidung von Gaseinschlüssen akustisch an den Körper 10 angekoppelt wird.
Die Therapiewellen 4 breiten sich - wie bereits beschrie¬ ben - zunächst radial bezüglich der Rotationsachse 2 des Systems aus, und werden anschließend vom Reflektor 3 zum Fokuspunkt F reflektiert. Der akustische Reflektor besitzt dabei die vorstehend beschriebene Form und besteht aus einem Material mit einem hohen Reflexionsgrad in Bezug auf die Koppelflüssigkeit 8*.
Das akustische fokussierte Weiienfeld 7 wird über die Mem¬ bran 9 in den Körper 10 eingekoppelt und mit Hilfe der Ultraschall-Ortungseinheit 11 auf das therapeutische Ziel¬ gebiet 12 ausgerichtet. Die Ultraschallsonde ist zur Opti¬ mierung der Bildqualität des Ultraschallbildes längs der Achse 2 in Pfeilrichtung verschiebbar angeordnet, so daß sie wahlweise bis an den Körper herangeschoben oder aber zur Vermeidung von Abschattungen des Therapiewellenfeldes zurückgezogen werden kann. Ein entsprechender Positiόns- melder sorgt dafür, daß der Fokuspunkt des Therapiefeldes kontinuierlich im Ultraschallbild dargestellt wird. Wei¬ terhin ist die Ultraschallsonde um die Achse 2 drehbar angeordnet, so daß das Ultraschallbild wahlweise verschie¬ dene Schnittebene zur Darstellung bringt. Die Therapieein¬ heit besitzt neben den notwendigen Versorgungsanschlüssen für die Therapiequelle und die Ultraschallsonde Anschlüsse 14 für einen Volumenausgleich des Koppelkissens durch Zu- bzw. Ableitung geeignet präparierter Koppelflüssigkeiten, so daß eine akustisch günstige Anlegung der Membran 9 an den Körper 10 möglich wird. Die entsprechenden Versor¬ gungsgeräte wie Pumpen, Steuereinheiten, Entgasungsvor- richtungen usw. sind nicht dargestellt.
Figur 3 zeigt eine entsprechende Anordnung, bei der die Ultraschallsonde gegen eine Röntgen-Ortungsvorrichtung ausgetauscht ist. Wiederum sind die selben Bezugszeichen wie in den Figuren 1 und 2 verwendet.
Die Röntgenröhre 15 ist dabei so mit der Therapieeinheit verbunden, daß der Fokus der Röntgenröhre 15 auf der Rota¬ tionsachse 2 liegt. Für das Ausrichten des Therapiefeldes auf das Zielgebiet 12 ist eine Zielmarkierung 16 auf der Achse 2 angeordnet, die zusammen mit dem Zielgebiet 12 in der Röntgenregistrierebene 18, in der beispielsweise ein Bildverstärker oder ein Röntgenfilm angeordnet ist, abge¬ bildet wird. Eine Justierung des Zielgebietes auf der Achse 2 ist somit möglich. Eine Justierung des Zielgebie¬ tes in axialer Richtung auf den Fokuspunkt F kann mittels einer zusätzlichen Röntgenprojektion in geneigter Richtung erfolgen. Die Neigung der Röntgenachse wird dabei so ge¬ wählt, daß einerseits das Zielgebiet noch im Röntgenbild- feld verbleibt, ohne daß es durch die Geometrie der Thera¬ piequelle 1 vollständig abgeschattet wird, und anderer¬ seits der Fokuspunkt F als Drehzentrum gewählt wird.
Die Zielmarkierung 16 wird in gleicher Weise auf den Zen¬ tralstrahl der Röntgenprojektion mitgeschwenkt. Das Ziel¬ gebiet ist dann mit dem Therapiefokus zur Deckung ge¬ bracht, wenn unter zwei geneigten Röntgenprojektionsrich- tungen jeweils das Zielgebiet mit der Zielmarke am selben Ort abgebildet wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn an Stelle des Schwenks der Röntgenröhre um den Therapiefokus F eine Röhre mit zwei räumlich getrennten Foci in Kombina¬ tion mit zwei angepaßten Zielmarkierungen verwendet wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich, wenn für die räumliche Justierung des Therapiefokus auf das Zielgebiet die beiden unter verschiedenen Projektionswin¬ keln erzeugten Röntgenbilder mit Hilfe bekannter Darstei- lungstechniken in Form von stereoskopischen Bildern darge¬ stellt und betrachtet werden.
Zur Verbesserung der Röntgenqualität wird zusätzlich eine Vorrichtung 12 vorgesehen, die z. B. in Form eines auf¬ blasbaren Ballons die Koppelfiüssigkeit während der Rönt- genbiiderzeugung aus dem Röntgenprojektionsstrahlengang verdrängt.
Figur 4 zeigt die Kombination eines erfindungsgemäßen TherapiesySterns mit einer Röntgen- und Ultraschallortungs¬ einrichtung derart, daß ein der Geometrie der Therapie¬ quelle 1 angepaßte ringförmige Ultraschallsonde 18 ange¬ bracht ist. Entsprechende Ultraschallsonden sind bekannt.
Durch Wobbein um eine horizontale Drehachse kann nach Art der aus der medizinischen Ultraschalltechnik bekannten Sektorscanner ein B-Bild höchster lateraler Auflösung erzeugt werden. Schließlich kann an Stelle eines mechani¬ schen Schwenks des ringförmigen Ultraschallschwingers 18 ein linear unterteiltes elektronisch angesteuertes ring¬ förmiges Array (annular array) mit großer zentraler öff- nung verwendet werden oder ein radial segmentiertes Array, mit dem durch elektronische Ablenkung des Ultraschallor¬ tungsfeldes eine dreidimensionale Scan- und Ortungseinheit realisiert wird.
Die Fig. 5a und 5b zeigen Ausführungsformen für die Schallerzeugungseinheit 1. In Fig. 5a ist eine elektroma¬ gnetische Pulsschallerzeugungseinheit dargestellt, die einen Spulenträger 21 für eine Spule 22 aufweist. Die Spule 22 besteht zur Energieerhöhung aus mehreren ineinan¬ der angeordneten Ξinzelspulen, die elektrisch parallel geschaltet sind. Weiterhin ist eine Membran 24 und insbe¬ sondere eine Metallmembran vorgesehen, die als eigentliche "Schali-abstrahlende Fläche" dient. Zwischen Spule 22 und Membran 24 ist eine Isolierschicht 23 angeordnet, die insbesondere zur Verbesserung der elektrischen Sicherheit beiträgt. Die Membran besteht typischerweise aus einem elektrisch hochleitfähigem Material, wie beispielsweise Gold, Silber, Kupfer oder Legierungen hiervon. Das hoch¬ feste Stützmaterial 21, das elektrisch von der Membran isoliert ist, kann beispielsweise Edelstahl, Titan oder Beryllium sein.
Fig. 5b zeigt eine Variante, bei dem auf einem Träger 21' ein radial polarisierter Piezokeramikzylinder 25 angeord¬ net ist. Zusätzlich ist noch eine in der Figur nicht dar¬ gestellte Anpaßschicht vorgesehen.
Mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen lassen sich beispielsweise bei einem Aperturwinkel von 83° und einem Fokusabstand von 15 cm eine Fokuszone von 6 mm lateral und 30 mm axial, d.h. gut an die Fragmentationsanforderungen angepaßte FRößen erzielen. Dabei erreichen die Druckam¬ plituden 90 MPa bei Druckanstiegszeiten von ca. 100 ns.

Claims

P a t e n t a n s Ό r ü c h e
1. Vorrichtung zur Erzeugung von fokussierten akustischen Druckwellen für therapeutische Anwendungen und insbeson¬ dere zur Zerstörung von Konkrementen, Körpersteinen etc. , mit einer Schallerzeugungseinheit, die in einem Koppelme¬ dium Druckwellen erzeugt, die ein Reflektor fokussiert, sowie gegebenenfalls mit einer Ortungseinheit für zu zer¬ störende Konkremente, Körpersteine etc., dadurch gekennzeichnet, daß die Schallerzeugungseinheit ein zu einer durch den Fokuspunkt gehenden Achse rcta- tionssymmetrischer Körper ist, dessen sich in Richtung dieser Achse erstreckende Mantelfläche die Abstrahlfläche für die Schallwellen ist, und daß die Schallerzeugungsein¬ heit axialsymmetrische Druckwellen erzeugt, deren Ausbrei¬ tungsrichtung im wesentlichen senkrecht zu dieser Achse ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein Hohlkörper ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper ein KreisZylin¬ der oder ein Kegelstumpf ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor die Form eines Rotationsparaboloids hat, das die Schallerzeugungseinheit im Bereich der Achse durchsetzt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallerzeugungseinheit eine elektromagnetische Druckwellenerzeugungseinheit ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallerzeugungseinheit eine piezoelektrische Druckwellenerzeugungseinheit ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Abstrahlfläche Piezo¬ schwinger vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungserzeuger in jeder Ebene senkrecht zur Achse getrennt ansteuerbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der rotationssy - metrischen Abstrahlfläche der Schallerzeugungseinheit wenigstens eine Ortungseinheit angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungseinheit eine Rönt¬ geneinheit ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Ortungseinheit eine Ultraschall-Ortungseinheit ist, die ein sogenanntes B-Bild erzeugt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungseinheit längs der Achse verschiebbar und um diese Achse drehbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor derart ausgebil¬ det ist, daß erzeugte Oberflächenwellen nicht mit am Re¬ flektor reflektierten Wellen interferieren.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor von einer schalldurchlässig und akustisch angepaßten Membran abge¬ schlossen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelmedium in an sich bekannter Weise ein Medium mit gewebe hnlichen akustischen Eigenschaften ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelmedium eine Flüssig¬ keit ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrekturfläche mit einer vorgebbaren Phasenstruktur vorgesehen ist, die die Fokus- sierzone definiert, verbreitert oder verschiebt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Linien- fokus die Achse des Hohlkörpers gegenüber der Re- flektorach.se verkippbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor senkrecht zu der durch den Fokuspunkt gehenden Achse einen elliptischen Querschnitt aufweist, und daß die zylindrische Schallquel¬ le koaxial in der Brennlinie des Reflektors angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei der die Schallerzeugungseinheit einen elektromagnetischen Generator zur Erzeugung von Schallimpulsen zur therapeuti¬ schen Behandlung von biologischem Gewebe mit einer Spule, die von einem Generator impulsförmig erregbar ist, und mit einer schwingfähigen Membran aufweist, die die Ultra¬ schallimpulse abstrahlt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule aus mehreren inein¬ ander angeordneten Einzelspulen besteht, die elektrisch parallel geschaltet und/oder ineinander geschachtelt sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Spule und Membran eine Isolierschicht angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus einem elek¬ trisch hochleitfähigem Material besteht, das von einem hochfesten Material gestützt wird.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das hochfeste Stützmaterial elektrisch von der Membran isoliert ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützmaterial aus einem Metall- oder einen Kunststoffmaterial besteht.
25. Vorrichtung nach einem der Anspüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützmaterial magnetisier- bar ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützmaterial fest mit der Membran verbunden ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran und/oder das Stützmaterial keine konstante Dicke haben.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran und/oder das Stützmaterial an die Spule angedrückt sind.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran und/oder das Stützmaterial in ein elastisches Material eingebettet sind.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine oder mehrere Sicken aufweist.
31. Vorrichtung zur Erzeugung -von Schallimpulsen zur the¬ rapeutischen Behandlung von biologischem Gewebe mit einem Piezoschwinger, der von einem Generator impulsförmig er¬ regbar ist, und mit einer schwingfähigen Membran, die die Ultraschallimpulse abstrahlt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine akustische Anpaßschicht vorgesehen ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Anpaßschicht eine /4-Schicht ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Schichten aus einer Flüssigkeit besteht.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Piezoschwinger aus einer Vielzahl von Piezoelementen besteht, die durch öl gegen¬ einander isoliert sind.
35. Vorrichtung nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezoelemente durch ein Metallgeflecht oder eine Folie kontaktiert sind.
36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktmaterial durch Unterdruck oder eine Vorspannung an die Piezoelemente angedrückt ist.
37. Vorrichtung nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktmatεrial eine /4- Schicht ist.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß Höhenunterschiede der Piezo¬ elemente durch ein dünnes elastisches oder duktiles Mate¬ rial ausgeglichen werden.
Bei der Auswahl des Reflektormaterials ist darauf zu ach¬ ten, daß außer den bereits genannten Eigenschaften die Ausbreitungsgeschwindigkeit für transversale Oberflächen¬ wellen kleiner oder um geringfügiges größer als die Aus¬ breitungsgeschwindigkeit der Therapiewellen in der Koppel¬ flüssigkeit ist.
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